ORCAD实验及详细讲解

实验一 电路原理图的绘制

目的：熟悉在OrCAD中的功能及画图操作步骤 内容：

1、 OrCAD Capture、OrCAD Pspice、OrCAD Layout的功能是？

OrCAD Capture是用电路图绘制与后期处理软件，OrCAD Pspice是电路特性仿真软件，OrCAD Layout是PCB版图设计软件。

2、 说明电路设计流程与画电路图的步骤。

用计算机绘制电路图—分析电路性能—反复—优化设计—统计分析（检验设计误差及成品率情况）—确定—设计PCB图（印制板图）—加工印制板（送工厂加工、直接用刻制机刻制）。 3、 在OrCAD Capture电路编辑环境中，如何加载元件库？

点击Place part，Add Library，选择需要加载的元件库。 4、 在OrCAD Capture电路编辑环境中，如何取用元件？

点击Place part，在当前使用库中的器件选中你需要的元件，点击OK。 5、 在OrCAD Capture电路编辑环境中，如何放大和缩小窗口显示比例？

在菜单栏的Options下面有4个放大缩小的按钮，选择你需要的即可。

6、 在OrCAD Capture电路编辑环境中，如何连接线路，在何种情况下会自动产生接点？

在工具栏中选择 导线来连接线路，如果你的鼠标停留在另一根导线上面就会自动产生接点。 7、 对于交叉的导线，如何让他们连接？

点击工具栏 ，在导线交叉的地方放置接点。

8、 在OrCAD Capture电路编辑环境中，如何快速存盘？

用快捷键Ctrl+S即可快速存盘。 9、 画出电路图

第二章 Orcad实验- 2 -

元件库 元件名称 R CAP NP NPN ANTENNA Discrete.olb Discrete.olb Transistor.olb Discrete.olb 说明 电阻 无级性电容 三极管 天线 Vcc位于Place/Power/Capsym.olb下。

0位于Place/Ground/source.olb下。

OUT是Place/Net alias 10、 如何利用Capture所提供的自动元件序号排序功能，将电路图中所有不确定的元件序号排

序？

选中一张图纸或一个设计,点菜单Tools-->Annotate-->在弹出的对话菜单中,Action中选择Incremental reference update(在现有基础上更新),或者选Unconditional reference update(无条件更新).这样就重新编号了 11、 如果电路图中，部分元件序号已排序，现在要将它们全部重新排序，如何做？

选中一张图纸或一个设计,点菜单Tools-->Annotate-->在弹出的对话菜单中,Action中选择Incremental reference update(在现有基础上更新),或者选Unconditional reference update(无条件更新).这样就重新编号了 12、 如果在电路图中有10个电阻，其元件名称为“R”，如果要一起将其改为1K ，应该如何

做？

第二章 Orcad实验- 3 -

双击任一电阻数值字符,在Part Type对话框中点Global>>,将Attributes To Match By项中的Wild card改为R, 将Copy Attributes项大括号改为1K, 13、 对元件的属性进行编辑和了解。

双击该元件即可。 14、 Capture所提供的选取模式有哪两种，如果要包含完整部分才能选取的话，应该如何设定？

部分选中和全部选中；在菜单栏Option—Preferences—Select可以设置。 15、 在Capture中，除了以导线连接外，还可以用何种方法连接？

把元件拖动到要连接的地方，等出现节点，再拖走即可画出导线。 16、 在上面的电路图中，将其元件序号及元件名称编辑。

17、

绘制一般线条、多折线、长方形、圆或椭圆、圆弧线、文字及图片。

在绘图工具栏最后六个选项有相应的绘图工具。

第二章 Orcad实验- 4 -

实验二 层次电路原理图的绘制

一、实验目的：

1、熟悉电路编辑环境中的界面修改。 2、掌握层次式电路的画图步骤。 3、元件的制作。 二、实验内容：

1、 放置总线进出口时，如果要改变总线进出口的方向时，如何做？

按住shift键即可。

2、 如何使目前的电路环境编辑不显示格点？如何设定我们在建立文件的时候，拥有B尺寸的图

纸。

在菜单栏—Options—Design Template里面，Grid Reference设置网格，Page Size设置图纸尺寸。 3、 如何使得图纸边框参考格增加为水平6个格位，垂直5个格位？

4、 当我们要放置一个标题栏，要如何操作？放好标题栏后，如何填写资料？

在菜单栏—Options—Design Template—Title Block，双击原理图右下角需要填写内容的部分填写即可。

5、 如果希望屏幕显示当前图纸的标题栏，而打印时，不要打印出该标题栏，如何操作？

菜单栏—File—Print里面可以设置。 6、 画出下面的电路图。

第二章 Orcad实验- 5 -

（相关元件的调用方法如下：①运行Place/Part②点击Part Search③输入相关元件的名称，进行查找④查找到相应的元件库，放置元件。） 7、 画出下列层次电路图。

四位全加器根层电路图

（根层电路图作法如下：①运行Place/Hierarchical Block,其中Reference Name:One bit;Implementation Type:Schematic View; Implementation name:F_ADD②放置方框图，可自行设置其大下区域③单击方框图，运行Place/Hierarchical Pin,输入方框图内信号的名称及设置相关端口类型④方框图外的其它器件调用方法：运行Place/Port,调用不同符号，同时修改其名称。）

第二章 Orcad实验- 6 -

F__ADD电路图

（F__ADD子电路图作图方法如下：①单击根层电路图中的某一方框图②单击鼠标右键，运行Descend Hierarchical）

H__ADD电路图 8、 试说明元件由哪三部分组成？

一个元件是由符号，参数和封装三部分组成 9、试列举数种进入元件编辑器的方法？

用鼠标双击元件需要编辑的属性，激活编辑窗口 用鼠标双击元件本身，激活编辑窗口

在元件上点击鼠标右键，从弹出的菜单中选择编辑属性 10、试制作元件TRL306A。

第二章 Orcad实验- 7 -

实验三 直流工作点分析

一、 实验目的：

1、 练习直流工作点(Bias Point )的分析过程，了解输出文件的内容； 2、 掌握修改元件参数的步骤；

第二章 Orcad实验- 8 -

3、 练习直流传输特性分析的过程。 4、 了解支流灵敏度分析的过程和内容。

二、 实验内容：

1、 电路如上图所示，图中R=10k，二极管选用D1N4536，且Is= 10 nA，n=2。在电源VDD=10V

和VDD=1V两种情况下，求二极管电流ID和二极管两端电压VD的值 。 元件名称 R VDC D1N4536 元件库 Library/Pspice/Analog.olb Library/Pspice/Sourse.olb Library/Pspice/Diode.olb 说明 电阻 直流电压源 二极管 步骤：进入Schematics主窗口，绘出图所示电路，并设置好参数。其中二极管的Is= 10 nA，n=2要进入模型参数修改窗修改（先选中二极管，再选择菜单中Edit|Pspice Model项，单击Instance Model(Text)可打开模型参数修改窗）。

设置直流工作点分析(Bias Point)，将右侧Output File Option下第一项选中。

第二章 Orcad实验- 9 -

设置电压源VDD分别为10V和1V。进行仿真后，在View/Output File中得到如下结果：

当VDD=10V时，ID = ( 944.7E-3 ) mA，VD = ( 553.3E-3 ) V

第二章 Orcad实验- 10 -

当VDD=1V时，ID = ( 59. ) uA，VD = ( 401.1E-3 ) V

2、 电路如下图所示。三极管参数为Is=5×1015A,F100，Rbb'= 100 ，VA50V。要求：

（1） 计算电路的直流工作点。

（2） 计算电路的电压放大倍数和输入、输出电阻。

元件名称 R VDC Q2N2923 元件库 Library/Pspice/Analog.olb Library/Pspice/Sourse.olb Library/Pspice/Bipolar.olb 说明 电阻 直流电压源 三极管 第二章 Orcad实验- 11 -

步骤：进入Schematics主窗口，绘出图所示电路，并设置好参数。其中三极管的

Is=5×1015A,F100，Rbb'= 100 ，VA50V要进入模型参数修改窗修改（先选中三极管，再选择菜单中Edit|Pspice Model项，单击Instance Model(Text)可打开模型参数修改窗）。将相应参数修改为Is=5.0E-15，Bf=100，Rb=100，Vaf=50。

1、

设置直流工作点分析(Bias Point)，将右侧Output File Option下第一项选中。进行仿真后，在View/Output File中得到如下结果：

IB（ 31.03E-3 ）mA，IC（ 4.406 ）mA，VCE（ 1.188 ）V。

2、 设置直流工作点分析(Bias Point)，将右侧Output File Option下第三项选中。From input

source: Vb ; To output: V(out) 。进行仿真后，在View/Output File中得到如下结果：

第二章 Orcad实验- 12 -

放大倍数Av=（ -2.217E+01 ） 输入电阻Ri=（ 1.092E+04 ） 输出电阻Ro=（ 1.622E+03 ）

3、 电路图如上题，了解电路中各个元件对电路特性的影响。

步骤：设置直流工作点分析(Bias Point)，将右侧Output File Option下第二项选中。设置Output I/V: V(out) 。进行仿真后，在View/Output File查看电阻及三极管中的各个参数对输出电压的影响。

第二章 Orcad实验- 13 -

DC SENSITIVITIES OF OUTPUT V(OUT) ELEMENT NAME R_Rb R_Rc V_Vcc V_Vb ELEMENT VALUE 1.000E+01 1.000E+00 1.000E+01 1.000E+00 ELEMENT SENSITIVITY (VOLTS/UNIT) NORMALIZED SENSITIVITY (VOLTS/PERCENT) 6.880E-04 8.318E-04 -2.217E+01 6.880E-05 8.318E-06 -2.217E-01 8.112E-01 8.112E-02

实验四 交流扫描分析

第二章 Orcad实验- 14 -

一、 实验目的

1、掌握交流扫描分析的各种设置和方法。 二、 实验内容：

1、共射极放大电路如下图所示。试分析出中频区放大倍数、上限截止频率和下限截止频率，

电路输入电阻和输出电阻。

元件名称 R C Q2N3904 VDC VSIN 元件库 Library/Pspice/Analog.olb Library/Pspice/Analog.olb Library/Pspice/Bipolar.olb Library/Pspice/Sourse.olb Library/Pspice/Sourse.olb 说明 电阻 电容 三极管 直流电压源 正弦信号源 步骤： （1）、作出电路图，修改三极管参数：放大系数 =80，rbb’ (rb)= 100。 

将V1信号源的 AC 设置为1（设置方法：双击电压源V1，出现V1电压参 数设置界面，将AC 设置为1，否则交流仿真分析无法完成）。

（2）、在Analysis type中选择AC Sweep/Noise，在Options中选中General Settings。AC Sweep

的分析频率从0.01Hz到1GHz，采用十倍频，每十倍频采样点数为50。运行仿真。

第二章 Orcad实验- 15 -

（3）、在Probe窗口中，键入幅频响应表达式：DB（V（OUT）/V（VK）），

显示出电压增益的幅频特性曲线。启动标尺，测量并列出中频电压增益（分贝）=( 36.859 )。下限截止频率fL和上限截止频率fH大约是： fL=（ 4.5234K ），fH=（ 2.0461M ）。

LPBW(DB(V(OUT)/V(VK)),3)

HPBW(DB(V(OUT)/V(VK)),3)

（上限截止频率fH和下限截止频率的分贝数要比中频电压增益（分贝）少3分贝） （4）、在Probe窗口中，键入

相频响应表达式：P（V（OUT）/V（VK）），

显示出电压增益的相频特性曲线。启动标尺，测量并列出中频区相位差大约为( 150.905 )。

（5）、在Probe窗口中，显示出输入电阻的特性曲线。输入电阻表达式：

V(VK)/I(V1)。启动标尺，测量并列出中频区输入电阻大约为（ 45.236 ）。

（6）、在Probe窗口中，显示出输出电阻的特性曲线。方法如下：

①将电路输入端短路。即将电源V1去掉，用 wire 代替。

第二章 Orcad实验- 16 -

②负载电阻R5去掉，在输出端加入信号源VT(将信号源 AC设置为1 )。

③进行交流扫描分析，键入表达式V(VT:)/I(VT)。启动标尺，测量并列出中频区的输出电阻数值大约为（ 139.312K ）。

2、电路如下图所示，试分析C5在1UF到100UF之间变化时，下限频率fL的变化范围。

第二章 Orcad实验- 17 -

（元件PARAM位于Library/Pspice/Special.olb下） 步骤：

(1)、设置交流分析。 AC Sweep的分析频率从0.01Hz到1GHz，采用十倍频，每十倍频采样点数为50。

(2)、选中参数扫描分析（Parametric sweep）。

Sweep variable: Global Parameter; Parameter name: cval

Sweep type: value list

设置Ce取列表值1UF、5UF、10UF、20UF、50UF、80UF和100UF。（注意列表值之间用 空格键 隔开）

第二章 Orcad实验- 18 -

(3)、进行仿真后，得到

电压增益的幅频响应曲线。

DB(V(OUT)/V(VK))

由图中看出，Ce在1UF到100UF之间变化时，下限频率变化的趋势。

604020-0-20-40-6010mHz

3、电路如题2图所示，试分析三极管放大系数在20到200之间变化时，电路输出电压变化趋势。 步骤：

(1)、设置交流分析。 AC Sweep的分析频率从0.01Hz到1GHz，采用十倍频，每十倍频采样点数

Frequency100mHzDB(V(OUT)/V(VK))1.0Hz10Hz100Hz1.0KHz10KHz100KHz1.0MHz10MHz100MHz1.0GHz 第二章 Orcad实验- 19 -

为50。

(2)、选中参数分析。

Sweep variable: Model Parameter; Model type: NPN Model name: Q2N3904 Parameter name: Bf Sweep type: Linear

Start value:20 End value:200 Increment value:20

第二章 Orcad实验- 20 -

(3)、进行交流扫描分析，查看输出电压变化曲线。输出电压表达式为V（VO）。

120V100V80V60V40V20V0V10mHz

4、电路如题2图所示，试分析温度在20到100之间变化时，电路中三极管集电极电流变化情况。 步骤：

(1)、设置交流分析。 AC Sweep的分析频率从0.01Hz到1GHz，采用十倍频，每十倍频采样点数为50。

(2)、选中参数分析。

Sweep variable:Temperature Sweep type: Linear

Frequency100mHzV(OUT)1.0Hz10Hz100Hz1.0KHz10KHz100KHz1.0MHz10MHz100MHz1.0GHz 第二章 Orcad实验- 21 -

Start value:20 End value:100 Increment value:10

(3)、进行交流扫描分析。查看三极管集电极电流变化曲线。三极管集电极电流表达式为IC(Q2)。

第二章 Orcad实验- 22 -

60mA50mA40mA30mA20mA10mA0A10mHz100mHzIC(Q2)1.0Hz10Hz100Hz1.0KHzFrequency 10KHz100KHz1.0MHz10MHz100MHz1.0GHz

不会

4、 电流并联负反馈电路如下图所示。试运用PSPICE分析该电路的AIF、输入电阻Rif 和输出

电阻Rof 。

步骤：

(1)、设置交流扫描分析，仿真后得到频率响应曲线。由图可得 AIF=（ ），输入电阻RIF==（ ）。 (2)、输出电阻Rof = （ ）。元件名称 R VDC uA741 IAC 元件库 Library/Pspice/Analog.olb Library/Pspice/Sourse.olb Library/Pspice/opamp.olb Library/Pspice/Sourse.olb 说明 电阻 直流电压源 放大器 交流电流源 6 、在电路中计算的噪音通常是电阻上产生的热噪音、半导体器件产生的散粒噪音和闪烁噪音。

第二章 Orcad实验- 23 -

步骤：

(1)、打开Orcad/Pspice/Samples/Anasim/Example/example.obj文件。

(2)、进行交流扫描分析，选中噪音分析。在Output Voltage中填入V(OUT2)，在I/V中填入V1,在Interval填入30。

(3)、查看输出文件。在频率为100Mhz下的各个元器件的噪声、总噪声。 (4)、在Probe窗口中，在Trace/Add中选择V（ONOISE）和V（INOISE），查看输出节点OUT2总的输出噪声电压和在输入节点计算出来的等效输入噪声电压随频率变化而变化情况

700nV600nV500nV400nV300nV200nV100nV0V10mHzV(ONOISE)100mHzV(INOISE)1.0Hz10Hz100Hz1.0KHz10KHz Frequency100KHz1.0MHz10MHz100MHz1.0GHz10GHz

实验五 直流扫描分析

一、实验目的

1、掌握直流扫描分析的各种设置和方法。 二、实验内容

1、绘出下面电路图，利用直流扫描（DC Sweep）来验证二极管的V-I特性曲线。

第二章 Orcad实验- 24 -

Vi0VdcD1D1N40020

步骤： （1）、作出电路图，进行直流扫描扫描分析。设置主扫描变量为电压

源Vi,由-110V开始扫描到10V，每隔0.01V记录一点；查看二极管流过的 电流曲线I（D1）。

400A0A （2）、现在调整横轴与纵轴坐标以便观察门坎电压值。请选Plot\\Axis Settings...功能选项或直接X轴坐标刻度上双击左键来打开Axis Settings对话框。请把X Axis页内Data Ranges栏下的User Defined值设为0-2V，请把Y Axis页内Data Rangs栏下的User Defined值设为0-5A。查看

V_Vi-400A-120VI(D1)-100V-80V-60V-40V-20V-0V20V 第二章 Orcad实验- 25 -

二极管电流I（D1）。

01

5.0A2.5A0A0VI(D1)0.4V0.8V V_Vi1.2V1.6V2.0V （3）、再如上面的操作将X轴坐标刻度值设为-101V到-99V，将纵坐标调整为-5A到1A，查看二极管电流I（D1），可见其雪崩电压约为100V。

0A-2.5A-5.0A-101.0VI(D1)-100.5V-100.0V V_Vi-99.5V-99.0V

2、绘出下面电路图，利用直流扫描分析(DC Sweep)的来验证晶体三极管的

Vce-Ib 输出特性曲线。 步骤：

1）电压源V1和电流源I1的元件属性默认都为0。以下扫描类型均为Linear扫描。

2）设置主扫描参数。在Options栏内勾选Primary Sweep 选项，设置主扫描变量为电压源Vi,

由0V开始扫描到4V，每隔0.01V记录一点。

第二章 Orcad实验- 26 -

3）设置副扫描参数 在Options栏内勾选Secondary Sweep选项，设 置副扫描变量为电流源I1,由0A开始扫描到0.5mA,每隔0.1mA记录一点。 或者在Value List 中设置为0 0.1m 0.2m 0.3m 0.4m 0.5m 也可。 4）进行仿真分析，查看集电极电流IC（Q1）。

第二章 Orcad实验- 27 -

100mA50mA0A-50mA0VIC(Q1)1.0V2.0V V_V13.0V4.0V

5）启动光标来测量坐标值。由曲线上，大致可以看出在放大区内三极管放大系数β为（ 1.55 ）。（元件名称 VDC IDC Q2N2222 IC） IB元件库 Library/Pspice/Sourse.olb Library/Pspice/Sourse.olb 说明 直流电压源 直流电流源 Library/Pspice/Bipolar.olb 三极管 3、一BJT互阻放大电路如图所示。设NPN型硅管2N3904的放大系数=100，电路参数为：

RC=500，R f =10k， VCC=12V。分析： 1） 当温度在-30°C到+50°C 的情况下，如果反馈电阻Rf从10 k到50 k之间变化时，每隔

10K记录一点，三极管集电极电流 IC 的变化情况如何。

第二章 Orcad实验- 28 -

步骤：进入仿真环境中，绘出所示电路，并设置好参数。特别是要选择参数元件(PARAMETERS)，设置自定义变量{rr}。 （1）、在直流扫描分析中设置对温度的扫描，同时在参数扫描中设置变量rr不同的取值，仿真后得集电极电流IC。由图中看到温度在-30°C到+50°C 的情况下，Rf取不同值时，集电极电流IC 的变化情况。

第二章 Orcad实验- 29 -

20mA15mA10mA5mA-30-20IC(Q3)-10-010 TEMP20304050

4、共射极放大电路如下图所示。设BJT的型号为2N3904（=50）。试用PSPICE程序作如下

的分析：（1）求Q点；（2）作温度特性分析，观察当温度在-30度～+70度范围内变化时，BJT的集电极电流IC的变化范围。

V2R133kR23.3kC2C110uVOFF = 0VAMPL = 1FREQ = 10kV1R4R310k1.3kQ110n12v0Q2N3904R55.1k

0

第二章 Orcad实验- 30 -

步骤：进入Schematics主窗口，绘出图所示电路。将Bf的值改为50。

（1）设置直流工作点分析(Bias Point Detail)，仿真后在输出文件中得到静态工作点：IB= （ 33.15uA ） mA，IC = （ 1.433 ） mA，VCE= （ 7.380 ） V。

（2）设置直流扫描分析(DC Sweep),对温度进行-30℃～+70℃的线性扫描。在Probe窗口中得到IC随温度变化的曲线所示。由图中看出温度在-30℃～+70℃变化时，集电极电流由（1.2724 ）mA变到（1.4855 ） mA。

第二章 Orcad实验- 31 -

1.5mA1.4mA(70.000,1.4855m)1.3mA(-30.000,1.2724m)1.2mA-40IC(Q1) TEMP-20020406080

、 电路图如下图所示，三极管参数为Is=5×1015A,F100，Rbb'= 100 ，VAF50V。

求：

第二章 Orcad实验- 32 -

（）、若其它参数不变，为使得ICQ12mA，应调节VB?。 （）、若其它参数不变，为使得ICQ1，应调节Rb。（）、若其它参数不变，为使得电阻Rb上功率为uW，调节Rb=? （）、若其它参数不变为使得ICQ12mA，应调节RC



步骤：、绘制电路图。对电源Vb直流扫描，仿真后，显示ICQ1波形，启动标尺，在ICQ1时，VBB( 928.571mV )。

2mA

第二章 Orcad实验- 33 -

5.0mA2.5mA(928.571m,2.0048m)0A0VIC(Q1) V_V50.5V1.0V1.5V

2、其它参数不变，对电阻Rb直流扫描，仿真后，显示ICQ1波形，启动标尺，在ICQ1时，电阻Rb =( 13.043k )。

2mA

第二章 Orcad实验- 34 -

5.0mA2.5mA(13.043K,2.0009m)0A4KIC(Q1) rr6K8K10K12K14K16K

2、其它参数不变，对电阻Rb直流扫描，仿真后，显示Rb功率波形，启动标尺，在Rb

功率为uW 时，电阻Rb =( 3.40k )。

Rb功率表达式是RbVRb:1V

Rb:2）。

（

第二章 Orcad实验- 35 -

30uW(3.40K,21.004u)20uW

4、其它参数不变，对电阻Rc直流扫描，仿真后，显示ICQ1波形，启动标尺，在ICQ1时，电阻Rc =( 4.9418k )。

rr10uW2.0K4.0KI( Rb)* ( V( Rb:1)- V ( Rb:2))6.0K8.0K2mA

第二章 Orcad实验- 36 -

2.5mA(4.9418K,2.0002m)2.0mA1.5mA1.0mA2.0KIC(Q1)4.0K rr6.0K8.0K

实验六 瞬态分析

一、实验目的

1、掌握瞬态分析的各种设置和方法。 二、实验内容：

1、电路和参数如题所示,试运用PSPICE分析：

（1）、输入正弦电压信号V6的频率为1kHz、幅值为10mV时，求输入与输出电压的瞬态波形；

（2）、对输出电压进行傅立叶分析。 （3）、温度从20到80之间变化，查看输出电压波形。 步骤：

① 作图，对电路设置瞬态分析。分析时间由0S开始直到4mS为止，每隔4uS记录一点。仿真后，

查看输入与输出电压波形。（输入与输出电压表达式分别为V(V6：+)和V(VO)。）

第二章 Orcad实验- 37 -

2.0V0VSEL>>-2.0VV(VO)10mV0V-10mV0sV(V6:+)1.0ms2.0ms Time3.0ms4.0ms

②、单击Output file option,选中傅立叶分析, 傅里叶分析设置如下表。进行仿真，查看输出电压波形。在View/Output File中可具体查看不同频率下各谐波的幅度及相位信息。 设置名称 Center frenquency Number of harmonics Output variable

设置项 1K 9 V(VO) 说明 中心频率 谐波次数 分析信号变量名 第二章 Orcad实验- 38 -

第二章 Orcad实验- 39 -

直流分量DC COMPONENT = 1.711996E-03 FREQUENCY（频率） FOURIER COMPONENT幅度 PHASE 相位 (DEG) 1K 3K 6K 9K 2.0V1.091E+00 4.551E-03 1.332E-04 8.635E-05 -1.693E+02 5.043E+01 2.795E+00 3.523E+00 0V-2.0V0sV(VO)1.0ms2.0ms Time3.0ms4.0ms

② 设置参数分析，设置温度从20度~80度线形变化，每20度变化一次。仿真后，查看输出电压

波形。

第二章 Orcad实验- 40 -

第二章 Orcad实验- 41 -

2.0V0V-2.0V0sV(VO) Time1.0ms2.0ms3.0ms4.0ms

2、如图所示RC电路，分析在脉冲信号作用下的瞬态响应。 步骤：（1）、作图，对电路设置瞬态分析。分析时间由0S开始直到0.6uS为止，每隔1nS记录一点，仿真后，查看输入与输出电压波形。

第二章 Orcad实验- 42 -

2.0V1.0VSEL>>0VV(V1:+)2.0V1.0V0V0sV(out)100ns200ns300ns Time400ns500ns600ns

（2）、若电阻R1从100Ω变化到1K，每100Ω变化一次，查看输出电压波形变化。

第二章 Orcad实验- 43 -

2.0V 1.0V 0V0s

100ns200nsV(out)300ns Time400ns500ns600ns实验七 优化设计分析

一、 实验目的：

第二章 Orcad实验- 44 -

掌握优化(Optimizer)设计的过程

掌握蒙特.卡洛（Monte Carlo）分析的过程 掌握最坏情况（Worst-Case ）分析的过程。

二、 实验内容：

1、共发射极电路如图所示，试运用PSPICE的优化分析，调节电阻RC的阻值，使得流过三极管的集电极电流为1mA左右。

VCCRc{rval1}1、 2、 3、

R1VB1kQ11VQ2N2270VBV15VVCCV200

步骤：1）画出电路图，将电阻RC的阻值改为{RVAL1}。

2）在Pspice/Place Optimizer Parameters调用优化工具。 3）双击Optimizer Parameters，设置参数如下：

Name:RVAL1 Initial Value(初始值):3K Current Value（当前值）:3K Lower Limit(最小值):1K

Upper Limit(最大值):100k Tolerance（容差）:10% 双击Add。

4）进行直流扫描分析：扫描变量为电压源V2，扫描类型

为value list 设置为5V，进行扫描分析。

5)选中Optimizer Parameters，在Pspice/Run Parameters运行。

6）在优化环境中，在Edit/specifications下，单击Add，添加优化指标： Name:***(自定) Reference: internal (内部指定)

Internal Target: 1mA Range: 5uA（指标设定范围） Analysis: DC

Simulation Profile and Circuit File :*.sim ( * 为自己在直流扫描取的名称) Evaluate: IC(Q1) 指定指标为集电极电流。

7）从Tune菜单中选Update Performance。

8）再从Tune菜单中选Auto /Start,运行优化程序.得到结果 在电阻为优化前3K的时候，IC(Q1)=（ 1.65938mA ）

在电阻为优化后（ 4.98492k ）K的时候，IC(Q1)=（1.0003mA ）

2、 在上题中，如果不仅要对三极管的集电极电流进行控制，还要求对消耗在电阻RC上的功率有一

定的。可以在优化指标中添加新的指标。 步骤：1、在优化环境中，在Edit/specifications下，单击Add，添加优化指标： Name:***(自定) Reference: internal (内部指定)

Internal Target: 5mW Range: 400uW（指标设定范围） Analysis: DC Constraint:(选中) Type:小于和等于（≤Target）

Simulation Profile and Circuit File :*.sim ( * 为自己在直流扫描取的名称) Evaluate: I(RC)*V(RC:1,RC:2) 指定 指标为电阻上的消耗功率。

第二章 Orcad实验- 45 -

2）在优化环境中，在Edit下选中Reset Value，将电阻的阻值恢复到优化前的3K。

3）从Tune菜单中选Update Performance。PSPICE Optimizer将根据当前设置值，分别计算各个优化指标的当前值。

4）再从Tune菜单中选Auto /Start,开始对电路进行优化，得到结果。 5）在电阻3K时，IC(Q1)=（ 1.65938mA ），功耗为（ 8.25746mW ）

在电阻为优化后（4.98372k）K时，IC(Q1)=（ 1.000mA ）功耗为（4.98309mW） 6）可以知道优化结果不可能同时满足两个优化指标的

7）如果修改优化指标，将电阻RC上的功率的上限值改为5 mW，其它设置不变，重复（2）到（5）的过程，观察优化的结果，可以知道两个优化指标都可以满足。

在电阻为优化后（）K时，IC(Q1)=（ 1.00394mA ）功耗为（ 5mW ）8）在实际的电路中，电阻值不可能是任意值，必须在已有的电阻中选择电阻（标称值）。在菜单Edit下选中Round Nearest ，PSPICE Optimizer将根据当前设定的容差10%，选取最近的标称值（ 4.7k ）。并计算在RC的阻值在标称值的电路的各项参数。

3、蒙特卡洛（Monte Carlo）分析是一种统计模拟方法，它是在给定电路元器件参数容差的统计分布规律的情况下，用一组组伪随机数求得元器件参数的随机抽样序列，对这些随机抽样的电路进行直流、交流和瞬态分析，并通过多次分析结果估算出电路性能的统计分布规律，如电路性能的中心值、方差，以及电路合格率、成本等等。以此结果作为是否修正设计的参考，增加了模拟的可信度。

下图是一个Chebyshev 4阶有源滤波器。图中元器件参数是按照中心频率为10KHz，带宽为1.5KHz的要求设计的。如果投入生产时要组装400套滤波器，所有的电阻采用精度为1%的电阻器，所有的电容采用精度为5%的电容器，试绘制400套滤波器的1Db带宽和中心频率分布直方图。 步骤：1）作出电路图，注意电阻和电容是采用Breakout.olb中的Rbreak和Cbreak。V3是交流信号源（VAC），幅值为1V。

2）点击Edit>Pspice Model。分别将Rbreak和Cbreak的模型设置为：.model RMOD RES(R=1 DEV=1%)

.model CMOD CAP(C=1 DEV=5%)

把内容按以上表达式修改，然后存盘并退出即可

3）设置AC分析参数。将交流扫描分析的扫描频率范围设置为 Start Freq:100hz End Freq:1Mhz Pts/Decade:50 4) 设置MC分析参数.

第二章 Orcad实验- 46 -

Output的空格中填入V（VO）； Number of 中填入400； Random number , 设定随机数，不填则以17533为内定值 Save data 设置为ALL。执行PSpice程序

5）选定分析结果数据：由于MC分析中包含多次AC分析，由自己来选择分析数据的多少，查看输出电压V（VO）的波形。

300mV200mV100mV0V100Hz1.0KHz10KHzV(VO) Frequency100KHz1.0MHz

6）进入直方图绘制状态。Trace/Performance Analysis,单击OK，屏幕进入直方图绘制状态。Y

轴坐标刻度变为百分数。 7）绘制直方图。在 Trace/Add 中选择特征函数Bandwidth(1,db-level)及作为自变量的信号变量名V（VO），将其改为Bandwidth(VDB（VO），1)。单击OK，屏幕出现1db带宽分布直方图。 8）如果要显示1db带宽中心频率直方图。在 Trace/Add 中选择特征函数Centerfreq (1,db-level) 及作为自变量的信号变量名V（VO），将其改为Centerfreq (VDB（VO），1)。单击OK，屏幕出现1db带宽中心频率直方图。

40Percen20tSEL>>066K67K68K69KBandwidth(VDB(VO),1) sigmaminimum10th %ile= 907.974= 66761.8= 66823.2median90th %ilemaximum70K71Kn samples= 20n divisions= 10mean= 68039.7300mV= 67900.3= 69249.4= 69969.8200mV100mV0V100Hz1.0KHz10KHzV(VO) Frequency100KHz1.0MHz

第二章 Orcad实验- 47 -

9)查看输出文件，了解有关数据的表达意义。

4、最坏情况（Worst Case）是指电路中的元件参数在其容差域边界点上取某种组合时所引起的电路性能的最大偏差。最坏情况分析（Worst Case Analysis）就是在给定电路元器件参数容差的情况下，估算出电路性能相对标称值时的最大偏差。如存在最大偏差时都能满足设计要求，那当然是最佳方案。Worst Case分析是一种统计分析。

步骤：1）在上图环境中，Analysis Type设置为交流（AC）分析；

2）Options选项中，在Worst-case /Sensitiv前的小方框中打钩，选中最坏情况分析分析，

并出现分析设置框；

3）Output的空格中填入V（VO）, Vary devices that tolerance空格中选择both DEV and

LOT（表示同时进行DEV与LOT分析），Limit devices to（仅局限于所选的器件），在此不填；Save data from each sensitivity前的方框中打钩，同时对此电路进行灵敏度分析,

点选More Setting… ，在Find选项中选 the Maxium value;在Worst-Case direction

选项中选HI，表示分析的输出结果朝正向HI（或朝负向LOW）偏移；List model parameter value in the output file前打钩，结果输出到文字档中； 点选OK；

4) 选PSpice/Run;在 Trace/Add 中选择V（VO）,查看波形。图中最后一个符号所对

应的曲线即代表分析出来的在最坏情况下的波形

300mV 200mV 100mV

0V100HzV(VO)1.0KHz10KHz Frequency100KHz1.0MHz5）点选View/Output File可以看到最坏情况分析的文字结果。

实验九 印刷电路板制作

一．实验目的

1. 熟练掌握OrCAD Layout Plus软件设计印刷电路板的方法。

第二章 Orcad实验- 48 -

2. 灵活运用OrCAD Layout Plus 设计单层、双层和多层印刷电路板。

二．实验内容

电路原理图如下：

1、 采用_default（英制）模板根据上电路原理图设计一多层电路板。

2、 采用_default（英制）模板根据上电路原理图设计一双层电路板，顶层和底层布线。

3、 采用_default（英制）模板根据上电路原理图设计一单层电路板，顶层放置元器伯和底层布线。

NPN C TO18 AX/.350X.100/.034 三极管 电容 元件名称 R 元器件封装 AX/.350X.100/.031 说明 电阻 第二章 Orcad实验- 49 -